Технологии будущего: bmw i ventures инвестирует в 3d-печать металла

Аддитивные технологии и 3D-печать: в поисках сфер применения

Ажиотаж вокруг этой темы вполне объясним. В отличие от традиционных технологий обработки металла, аддитивное производство построено не на вычитании, а на добавлении материала.

На выходе получаются детали сложной геометрической формы, сделанные в короткие сроки.

Когда скорость изготовления продукции сокращается в десятки раз и коренным образом меняются издержки, это меняет всю экономику машиностроения.

Обратите внимание

За счет чего происходит удешевление производства? Во-первых, снижается число комплектующих частей создаваемых деталей.

Например, чтобы изготовить обычным методом топливную форсунку для реактивного двигателя, необходимо приобрести около 20 разных запчастей и соединить их с помощью сварки, что является трудоемким и затратным процессом. Применение же 3D-печати позволяет создавать форсунку из одного цельного куска.

Благодаря этому снижается и вес готовой детали, что особенно ценно для авиационной отрасли.

Производители авиадвигателей уже научились создавать аддитивным способом различные кронштейны и втулки, которые на 40-50% легче своих «традиционных» аналогов и не теряют при этом прочностных характеристик.

Почти вдвое удается снизить вес и отдельных деталей в вертолетостроении, например, связанных с управлением хвостовым винтом российского вертолета «Ансат». Уже появились и первые прототипы 3D-печатных четырехцилиндровых автомобильных двигателей, которые на 120 кг легче стандартных аналогов.

Другой важный момент — экономия исходного сырья и минимизация отходов. Собственно, сама суть аддитивных технологий заключается в том, чтобы использовать ровно столько материала, сколько требуется для создания той или иной детали. При традиционных способах изготовления потери сырья могут составлять до 85%.

Но наиболее, пожалуй, важное преимущество аддитивных технологий заключается в том, что трехмерные компьютерные модели деталей можно мгновенно передавать по сети на производственную площадку в любую точку мира.

Таким образом, меняется сама парадигма промышленного производства — вместо огромного завода достаточно обладать локальным инжиниринговым центром с необходимым 3D-оборудованием.

Важно

Впрочем, так обстоят дела в теории. На практике же сфера аддитивного производства — это история про поливариативность, про то, как технологии опередили возможные сценарии их применения. Вся передовая промышленная общественность осознает, что в их руках находится крайне перспективная базовая технология, но что с ней делать — остается открытым вопросом.

На сегодняшнем этапе главной задачей является как раз поиск сфер применения аддитивных технологий, и пока эту проблему еще никто не решил.

Не найден ответ и на другой фундаментально важный вопрос: где находится тот «водораздел», при котором применение аддитивных технологий становится экономически эффективнее традиционных, классических способов — штамповки и литья? К примеру, ни один из крупных мировых игроков по производству газовых турбин, в том числе и на российском рынке, пока не определился в том, какая из конкурирующих технологий будет применяться в будущем для производства лопаток для двигателя самолета — аддитивные технологии или традиционное литье.

Программы поддержки аддитивной промышленности в зарубежных странах сводятся в основном к двум направлениям — финансированию НИОКР и формированию консорциумов, объединяющих предприятия, исследовательские центры и университеты.

К примеру, в США в 2012 году был создан Национальный институт инноваций в области аддитивной промышленности («America Makes») с целью объединения усилий американских компаний и научных кругов, занимающихся передовыми производственными технологиями.

Общая стоимость проекта составила $70 млн, из них $30 млн вложило правительство. Основным куратором Института выступает Министерство обороны США, поэтому созданный акселератор поддерживает инновационные разработки, связанные также с военной сферой.

Такие, например, как напечатанный на 3D-принтере гранатомет RAMBO.

Практически каждый десятый 3D-принтер произведен в Китае, а местный рынок аддитивных технологий, согласно прогнозам, будет показывать ежегодный рост на 40% и превысит к 2018 году 20 млрд юаней.

При помощи технологии 3D-печати цементными смесями китайцы даже печатают жилые дома и «офисы будущего» на берегу Персидского залива.

Совет

Ключевой структурой в стране, объединяющей несколько десятков местных инновационных центров, является Индустриальный альянс Китая по технологиям 3D-печати.

Россия пока отстает от стран – технологических лидеров по вкладу в общий рынок аддитивных технологий. Но я бы не стал называть это отставание критичным.

Просто потому, что глобальная конкурентная борьба ведется не на «поляне» создания непосредственно аддитивных машин, принтеров и порошков. Конкуренция состоит в поиске рыночных ниш применения аддитивных технологий.

Выиграет в ней не тот, кто нарастит производство своих аддитивных установок или сырья, а тот, кто поймет, что именно нужно печатать, для чего, и в каких областях это принесет максимальный экономический эффект.

В оживленных дискуссиях, которые ведутся сейчас на тему развития аддитивных технологий, противопоставляются обычно две крайности. Одна из них — «мы напечатаем всё»: дома, самолеты, танки, ракеты. Другая крайность – «все аддитивные технологии экономически неэффективны». И это тоже одна из ключевых системных проблем.

На сегодняшний день можно четко очертить только такие направления применения аддитивных технологий, как прототипирование и создание деталей сверхсложной геометрии.

Например, на рынке систем прототипирования присутствуют сегодня более 30 отечественных серийных производителей 3D-принтеров, использующих технологию печати пластиковой нитью. Они выпускают около 5 000 принтеров ежегодно.

Причем доля российских комплектующих в этих изделиях составляет порядка 70%.

В этот небольшой круг направлений можно добавить также быстрое мелкосерийное производство изделий по индивидуальному заказу. Однако производство конечных продуктов и быстрое изготовление прототипов – это две разные производственные «философии». Аддитивные технологии призваны, скорее, дополнить традиционные методы металлообработки, нежели заменить их, как предрекают многие эксперты.

Что происходит сейчас с мировой индустрией? Из большой промышленности, нацеленной на достижение эффекта масштаба, она превращается в глобальную гибкую сеть индивидуализированных производств. Аддитивные технологии также позволяют современному производству мигрировать из продуктового в сервисный сегмент.

Простой пример, уже реализованный на практике, – беспилотный летательный аппарат для нужд обороны, полностью напечатанный на 3D-принтере.

Так как при его проектировании и изготовлении все основные процессы были автоматизированы, нет никакой нужды держать на каком-то заводе большой запас запчастей для этой техники.

Обратите внимание

Вместо того чтобы отправлять ремонтировать беспилотник на завод, необходимые элементы можно будет печатать прямо на месте. Рабочие лопатки двигателей пока не печатают, но уже осуществляют их ремонт методом лазерной порошковой наплавки.

Чисто гипотетически можно провести аналогичную параллель с авианосцем, находящемся в походе, или с поездом.

Имеющийся в распоряжении ремонтников принтер помог бы доработать или отремонтировать определенные детали, например, те же лопатки.

Таким образом, аддитивные технологии, вероятнее всего, займут свое место именно в сервисном сегменте, отражая один из главных трендов развития современных промышленных технологий – кастомизацию продукции под потребителя.

В этой связи государственная политика по развитию данной сферы в России, должна опираться на следующие основные направления. Во-первых, это создание условий для снижения рисков, связанных с пилотным внедрением аддитивных технологий.

В частности, с недавних пор действует новый механизм субсидирования, когда государство компенсирует предприятию 50% расходов, понесенных им при производстве и реализации пилотных партий промышленной продукции.

Во-вторых, поддержку проектам в сфере аддитивных технологий оказывает Фонд развития промышленности, выдавая компаниям целевые льготные займы от 50 до 500 млн рублей под 5% годовых. Кроме того, участники рынка могут претендовать на финансовую поддержку со стороны государства для погашения части понесенных затрат на НИОКР.

Стимулирование разработок в сфере аддитивного производства необходимо поддерживать, так как их применение в современной промышленности – это долгий поиск, путем проб и ошибок, оптимальных ниш для решения конкретных задач. Например, можно создать что-то вроде «открытой библиотеки» технологических решений, объясняющей, как на конкретном станке, используя конкретный порошок, можно изготовить определенную деталь.

Важно

Другая важная задача – формирование эффективных площадок для взаимодействия конечных заказчиков с производителями материалов и оборудования.

Такой Центр аддитивных технологий уже создается Ростехом на базе производителя газотурбинных двигателей НПО «Сатурн», имеющего многолетний опыт работы в области аддитивных технологий.

Идею создания центра поддержали крупнейшие представители российской авиационной отрасли: Роскосмос, ОАК, ОДК, «Вертолеты России», «Технодинамика», КРЭТ и др.

Кроме того, тема аддитивных технологий — это прерогатива стартапов. Сейчас они зачастую просто скупаются мировыми технологическими гигантами.

И сложно определить истинный мотив принятия данных решений: является ли это искренним желанием вкладываться в перспективное аддитивное направление, или же это просто попытка повысить свою капитализацию за счет своевременного поддержания модного тренда.

Источник: http://www.forbes.ru/tehnologii/342687-additivnye-tehnologii-i-3-d-pechat-v-poiskah-sfer-primeneniya

Технология 3D-печати в промышленности — Мanufactory-Industry-Design

Аддитивное производство за последние 7 лет получило невероятный толчок развития. Возможность создавать изделия сложных геометрических конфигураций открыло перед трехмерной печатью дорогу в промышленные и научные сферы.

Модели, построенные по цифровым аналогам, не уступают по качеству традиционным деталям.

Совет

Стоит ли утверждать, что за такой инновационной технологией стоит будущее? Попробуем проанализировать все факты и разобраться о перспективах технологии 3D-печати.

В этой статье будет рассказано о том, где и как применяется 3D-печать в промышленной сфере. Сумеет ли она заменить традиционные механические способы обработки или останется полем для тестирования? Прочитайте статью до конца и получите ответы на эти вопросы.

Какие принципы лежат в основе работы 3D-притнера?

Работа промышленного 3D-принтера строится на обработке трехмерных графических файлов с геометрическими параметрами будущего объекта. Создаются они инженерами вручную на компьютере или путем сканирования реальных прототипов.

Устройство обрабатывает данные с файлов и формирует структуру из слоев жидкого, порошкообразного или листового материала. Будущая деталь образуется последовательным соединением слоев через поперечные сечения. Каждый микрон поверхности соответствует виртуальным параметрам графической модели и сплавляется воедино в цельную модель готовой формы.

В каких отраслях применяется трехмерное производство?

Технология 3D-печати стала противоположностью привычным фрезеровальным и режущим станкам. В стандартном производстве детали формируется путем удаления лишних слоев.

В 3D-принтерах ситуация строится противоположным способом. Здесь отсутствуют отходы материалов и достигается максимальная точность изготовления.

Именно это позволяет коммерческим предприятиям и заводам обращать все большее внимание на экономически выгодную технологию производства.

Трехмерная печать успешно закрепились в 5 отраслях:

  • строительной;
  • автомобильной;
  • аэрокосмической;
  • медицинской;
  • военной.

Связанно это с тем, что методика позволяет создавать геометрические формы неограниченной сложности.

Таких результатов невозможно достичь с ограниченностью стандартного производственного оборудования. Перед инженерами и конструкторами открываются новые возможности и перспективы развития революционных технологий.

Но какие материалы получается обрабатывать?

Из каких материалов делаются изделия на 3D-принтерах?

К 2017 году для аддитивного производства в промышленной сфере доступно больше 10 методов. Отличаются они технологией формирования слоев и обрабатываемых материалов. Каждый отдельный способ открывает возможности создания моделей из термопластиков или даже титановых сплавов.

Читайте также:  Вопреки ожиданиям: средняя цена полиса осаго снизилась из-за тарифной реформы

Рассмотрим детально 5 основных методик:

  • Моделирование методом послойного наплавления. Экструзионная методика позволяет использовать для работы термопластики, включая полилактиды.
  • Моделирование форм методом электронно-лучевой плавки. Проволочный и порошковый методы дают возможность создавать изделия из большинства стандартных сплавов металла.
  • Прямое лазерное спекание металлов. Технология порошкового метода позволяет создавать титановые сплавы, которые отличаются высочайшей прочностью и свойствами
  • Выборочная лазерная плавка. Кроме титановых изделий можно создавать объекты из сплавов кобальт-хрома, нержавеющей стали и алюминия. Изделия отличаются высокой плотностью и не уступают механически обработанным аналогам.
  • Выборочное лазерное спекание. Методика вместе с металлами позволяет изготавливать модели из полистирола, армированного стекловолокна, полиамидов и армированного углеволокна.

С 3D-технологией промышленное производство получило возможности значительно ускорить рабочие процессы, а затраты на реализацию готового изделия снизить в разы.

Перспективы и инновационные разработки на 3D-принтерах

Современные гиганты промышленной индустрии давно взяли себе на вооружение технологию 3D-печати. Если останавливаться подробнее, то стоит отметить достижения отдельных компаний.

В 2015 году General Electric успешно запустило производство сопел для ракетных двигателей.

Крупногабаритные принтеры выпускают инновационную продукцию для двигателей нового поколения из композитного углеродного волокна и композитов с керамической матрицей (CMC). Этапы тестирований уже доказали, что полученные сопла в 5 раз прочнее предшественников.

Достигается это за счет того, что конструкция имеет цельную монолитную форму. Больше не требуется собирать детали из 30 отдельных частей и постоянно добавлять сварные швы и припои.

Британская компания Rolls-Royce использует 3D-технологию для создания авиадвигателей, наравне с другими авиастроителями.

С помощью инновационных методик запущен процесс создания отдельных элементов и деталей для двигателей. Руководители проектов видят перспективы и говорят о возможностях экспериментировать с параметрами изготавливаемых конструкций.

Принтеры позволяют легко изменить геометрические параметры деталей, не меняя при этом всю производственную линию.

Обратите внимание

Аналогичным образом используют аддитивные технологии трехмерной печати компании NASA и AirBus. Если последняя использует принтеры для изготовления авиационных деталей, то космический гигант нацелен на покорение космоса.

В 2016 году был запущен проект Sinterhab, который позволит «печатать» базы прямо на поверхности луны. В качестве строительного материала будет использоваться лунный реголит, из которого будут создавать цельные строительные блоки.

NASA также рассматривает перспективы автономной печати ремонтных частей и деталей прямо с орбиты корабля. В будущем на этом планируется сэкономить миллиарды вместо затратных транспортировок грузовых шатлов.

Будущее уже наступило. Применение 3D-принтеров в коммерческой сфере

Самое главное – технология трехмерной печати уже доступна обычным коммерческим предприятиям. Если раньше позволить себе крупногабаритный 3D-принтер могли только крупные компании, то сейчас стоимость оборудования доступна и обычным фабрикам. Средняя цена промышленного принтера находится в диапазоне от 5000 до 15000$.

На рынке промышленного оборудования в свободном доступе уже представлены свыше 100 моделей. Основные отличия заключаются в размерах печатных изделий, материалах для изготовления, скорости создания и технологии нанесения слоев.

  • 3D-принтеры BetAbram и WinSun. Используются в строительных компаниях для создания настоящих полноразмерных домов. Проекты пользуются большой популярностью в Европе и Америке. Он создает отдельные элементы для каркасных домов со сложной архитектурной формой.
  • 3D-принтер Concept Laser X-Line 2000R. Позволяет плавить металл и создавать из него промышленные компоненты для деталей машиностроения. Полученные изделия ничем не отличаются по свойствам от деталей, сделанных на обычных станках. При этом скорость производства увеличивается на 35%.
  • 3D-принтер Stratasys Rortus 900mc. С его помощью компании создают сверхточные детали, инструменты и прототипы для других заводов. Методика позволяет изготавливать сверхточные шаблоны для литейного производства, запчасти и прототипы многих устройств.

Если обобщить информацию, то появляется смелый вывод. 3D-печать нашла активное применение в промышленности.

Технология была доступна еще 30 лет назад, но высокая себестоимость не позволяла предприятиям в полной мере использовать возможности аддитивных разработок.

Результаты 2017 года говорят о том, что промышленная 3D-печать не остановиться на достигнутом, а станет революционным методом в решении сложных инженерных задач.

Источник: https://www.tehnohacker.ru/texnologii/tehnologiya-3d-pechati-v-promyshlennosti/

Перспективы и будущее 3D печати: что ждет 3D печать в дальнейшем

Уже сейчас перспективы 3D печати крайне многообещающие. Ученые активно развивают существующие методики 3D печати, разрабатывают новые технологии и типы материалов, находят новые сферы применения. Многие называют 3Д печать технологией будущего, и этому есть причины.

Методика способна полностью перевернуть привычный уклад жизни, изменив способ производства большинства вещей. По сути, 3D принтер – это настоящая многофункциональная фабрика, небольшая и компактная. За счет этого будущее 3D печати вполне определенно можно назвать успешным.

3D принтеры способны значительно снизить производственные затраты, за счет чего снизится и себестоимость изделий. Судя по нарастающей тенденции к популяризации 3D технологий, в будущем основной товарной единицей станет сырье для 3D печати. В целом, перспективы 3D печати определены для многих сфер. И сейчас мы постараемся максимально их раскрыть.

Будущее 3D печати

Если попытаться представить будущее 3D печати, воображение нарисует довольно интересную картину.

Учитывая большой интерес ученых к методике 3D биопринтинга, которая представляет одну из наиболее перспективных технологий 3D печати, изготовление на 3D принтере искусственных органов не за горами.

Также с уверенностью можно сказать, что будущее 3D печати принесет нам кардинальные изменения в таких сферах, как:

  • Строительство. 3Д печать домов, или контурное строительство, привлекает многих своей футуристичностью и простотой. Первые шаги в этом направлении уже сделаны. Пионерами в 3Д-печати домов стали китайцы, следом за которыми контурное строительство открыло для себя правительство Дубая. В этом городе будущего уже построено первое 3D-печатное офисное здание, а в ближайшем будущем планируется напечатать целый квартал. А буквально недавно на 3D принтере был создан первый печатный дом в Европе;
  • Электроника. Перечисляя перспективы 3D печати, этому пункту следует уделить особое внимание. Ученые считают 3Д печать электроники будущим изготовления цифровых приборов, и небезосновательно. В настоящее время активно проводятся исследования свойств графена и его применения в аддитивном производстве. Огромный прорыв в этой области – создание на 3D-принтере графенового аккумулятора с неограниченным сроком эксплуатации;
  • Автомобильная и аэрокосмическая промышленность. Будущее 3D печати во многом основано на ее способности воспроизводить практически любые элементы различной сложности. В связи с этим, уже сейчас 3Д печать широко применяется при разработке самолетов, машин и спутников. На МКС даже есть собственный 3D принтер, не говоря уже о ряде удачных результатов 3D-печати автомобилей.
  • Фармацевтическая промышленность. Да-да, можете себе представить. Будущее 3D печати – в изготовлении таблеток и прочих лекарственных средств. Подтверждением этому являются легализированные в США таблетки от эпилепсии, изготовленные по особой методике. Суть этой перспективы 3D печати заключается в постепенном высвобождении активных веществ, благодаря чему вместо множества таблеток можно будет выпить всего одну.
  • Пищевая промышленность. 3Д принтеры для печати еды постепенно отвоевывают пространство в кафе и ресторанах. Хотя это, вероятно, одна из самых сырых технологий 3Д-печати, потенциал заложен и в ней. Пищевые 3D принтеры особенно интересны возможностью изготовления еды для космонавтов, а также свободой проявления кулинарного таланта. Подтверждением этому являются потрясающие 3D-печатные десерты нашей соотечественницы.

Другие вопросы и ответы о 3D принтерах и 3D печати:

Теперь попробуем представить будущее 3D принтеров. Здесь есть несколько важных моментов, на которые следует обратить внимание. Ниже мы перечислим наиболее вероятные сценарии будущего 3Д-принтеров.

  • Повышение надежности и качества приборов. Наверняка, этого с нетерпением ждут многие пользователи, ведь большинство существующих моделей 3Д принтеров не могут похвастаться бесперебойной работой и отсутствием погрешностей при печати;
  • Масштабное распространение. Совершенно определенно, что будущее 3D принтеров порадует нас их популяризацией. Даже сейчас можно наблюдать растущую тенденцию к применению 3Д печати практически во всех сферах промышленности. Параллельно с тем, что все больше пользователей узнают о возможностях технологии, растет и спрос на настольные 3Д принтеры;
  • Доступность. В продолжение предыдущего пункта стоит заметить, что растущий спрос на 3Д-принтеры приведет к снижению цен на эти устройства. Применение 3D печати в бытовых целях набирает обороты, что выводит на рынок новых производителей оборудования. Естественно, такой шаг повлечет за собой удешевление устройств;
  • Увеличение области построения. 3D печать крупногабаритных объектов давно занимает умы разработчиков. Конечно, это касается промышленных 3D-принтеров, ведь функциональность 3D печати при таком масштабе позволит создавать полноценные компоненты, к примеру, автомобилей и самолетов;
  • Расширение спектра доступных материалов. Будущее 3D принтеров во многом зависит от материалов для 3Д печати, ведь большее количество означает больше возможностей. Разработки специального оборудования и соответствующих материалов ведутся многими фирмами и постоянно появляются новости о выходе новых полимеров.

3D технологии будущего

Подводя итоги, осталось рассмотреть только 3D технологии будущего. К ним относятся различные футуристичные сценарии, которые в той или иной мере начинают развиваться уже сегодня.

К ним можно отнести методику виртуальной реальности, 3Д сканирование для создания идеальной одежды и обуви, 3Д-печатный макияж и прочее. В некотором роде, 3D технологии будущего включают в себя также биопечать.

Кстати, ученые ведут разговоры о строительстве первого 3D-печатного поселения на Луне и Марсе, так что перспективы 3D печати также актуальны за пределами Земли.

Это был перечень основных сценариев будущего 3Д печати. Посмотрим, насколько им суждено сбыться. Если у Вас имеются дополнительные вопросы, которые мы не затронули, пишите нам на электронную почту и мы, в случае необходимости, добавим и Ваши вопросы! С уважением, коллектив компании 3DDevice.

В нашем магазине представлен широкий ассортимент 3Д принтеров, 3Д сканеров, 3Д пластика и смол, а также других аксессуаров по лучшим ценам на рынке Украины с доставкой по всем городам (Харьков, Николаев, Днепропетровск, Львов, Запорожье, Херсон, Донецк, Одесса). Также мы предоставляем услуги 3Д печати, 3Д сканирования и 3Д моделирования. По всем вопросам обращайтесь к нам любым удобным вам способом. Контакты указаны здесь. Будем рады сотрудничеству!

Вернуться на главную

Источник: https://3ddevice.com.ua/faq-voprosy-i-otvety-o-3d-printerakh/budushchee-3d-pechati/

Новые 3D-принтеры делают детали в 50 раз быстрее промышленных станков

Бостонский стартап Markforged объявил, что получил $30 млн инвестиций от Siemens, Microsoft Ventures и Porsche SE. На эти деньги стартап надеется совершить революцию в промышленном производстве и, наконец, приблизить 3D-принтеры к идеалу — «репликатору» из сериала «Звездный путь», пишет Quartz.

Markforged первым представил новый метод 3D-печати на основе углеродного волокна, который считается одним из наиболее экономичных способов изготовления деталей.

В некоторых случаях по прочности они могут заменить даже металлические аналоги. В январе этого года Markforged объявила о выпуске ряда коммерческих принтеров стоимостью $100 тыс.

Читайте также:  Появились новые подробности о большом вседорожнике gac trumpchi gs8

, которые используют ту же технологию для металлической печати.

«В теории трехмерная печать должна была дать каждому возможность создавать предметы любой формы мгновенно, подобно „репликатору“ в Star Trek, — говорит генеральный директор Markforged Грег Марк.

— Однако, на практике 3D-принтеры оказались дорогими, медленными, сложными в управлении и ограниченными по материалам. Им так и не удалось заменить традиционное фабричное производство.

Но мы сможем это изменить».

Недавно компания представила два 3D-принтера, которые печатают пластиковые предметы — например, гаечный ключ — крепкие как сталь.

Грег Марк надеется сделать коммерческую трехмерную печать максимально простым процессом.

Средства, полученные от Siemens, Microsoft и Porshe, будут направлены на расширение производства, чтобы компания смогла предложить «печать полного цикла» любому клиенту до конца 2018 года.

Система Markforged объединяет тысячи принтеров, которые могут производить идентичные металлические изделия примерно в 50 раз быстрее и в 20 раз дешевле, чем традиционное производство. Это может стать огромным преимуществом для продуктов Microsoft Surface, Porsche или, например, нового поколения ветровых турбин от Siemens.

Важно

До сих пор в Markforged были слишком заняты продажей своих принтеров: заказов поступает больше, чем компания может произвести. Дополнительные инвестиции помогут Markforged продвинуться вперед и заняться развитием технологии.

В Екатеринбурге стартовал чемпионат WorldSkills Hi-Tech

В Ливерморской национальной лаборатории (США) вместе с коллегами из нескольких университетов добились прорыва в 3D-печати одной из самых распространенных форм нержавеющей стали AISI 316L, которая используется в химической промышленности и судостроении. Новая разновидность стали сочетает в себе прочность и пластичность.

Источник: https://hightech.fm/2017/11/04/metal-3d-printer

Настоящее и будущее 3D-печати: проблемы и прогнозы

Современная 3D-печать использует металл и полимеры: твердые или гибкие, жесткие или мягкие, горючие или несгораемые, которые применяются везде — от производства и строительства, медицины и электроники до фэшн-индустрии и даже изобразительного искусства.

Технический вопрос не решен окончательно, поиск дальнейшей оптимизации продолжается непрерывно, но в общих чертах возможности 3D-печати стали обрисовываться: на современных принтерах можно распечатать многоэтажку, мост, ракетную дюзу, титановый скелет, авторское платье, мебель, арт-декор или ювелирные украшения. С накапливаемым опытом и новыми технологиями себестоимость готовой продукции непрерывно сокращается. Цена принтеров за последние пять лет упала на порядок: с десятков тысяч и миллионов до нескольких сотен и даже десятков тысяч долларов.

Все более актуальным становится вопрос практической и маркетинговой стратегии: что именно принесет миру переход от массового к индивидуальному производству? И в каких отраслях можно искать прибыль?

Производство

Прогресс в области 3D-печати металлических деталей продвигается очень быстро. Преимущества перед устаревшими методами колоссальны: математическое моделирование заданных характеристик, моментальное прототипирование, создание форм, ранее недоступных для машинного исполнения, и т.д. Даже если не слушать «апостолов» и энтузиастов 3D-печати, факты говорят сами за себя.

Крупнейшие мировые производители — BMW, Mercedes, Volkswagen, Ford — за последние два года вложили миллиарды в развитие новых технологий.

Например, GE купил Concept Laser, Siemens объявила о планах сотрудничества с HP и Trumpf, большинство крупных автопроизводителей заявили о своем намерении использовать новое технологическое оборудование для собственного производства уже в ближайшем будущем.

В последнее время специалисты все больше заговорили о приходе 3D-печати в аэрокосмическую отрасль: NASA, Boeing, Airbus, SpaceX — все уже работают с напечатанными частями для своих самолетов и космических кораблей.

Европейской агентство по авиационной безопасности (EASA) даже сертифицировала создаваемые на 3D-принтере детали. 3D-технологии в авиакосмической отрасли особенно востребованы, ведь здесь количество единичных деталей измеряется десятками и сотнями.

Toyota Camry потребляет миллионы деталей, и в таких объемах их все еще выгоднее штамповать на устаревших станках, другое дело ракеты и самолеты.

Электроника

В Италии разработана технология производства углеродных нанотрубок (УНТ), которые могут быть напечатаны с использованием стандартного коммерческого 3D-принтера. Вы можете подумать, что это просто интересная задача для узкоспециализированных ученых. К счастью, это не так.

УНТ — это основа проводящих композитных материалов с улучшенными электрическими свойствами. При добавлении 0,1% УНТ в полимерную смесь электропроводимость материала повышается на три порядка.

Для обычных пользователей поясню: при дальнейшем развитии технологии забудьте про провода — 3D-принтер будет печатать детали, изначально включающие в себя проводящие каналы.

Над подобными проектами работают десятки компаний по всему миру: например, американская Voxel8 уже разработала специализированный 3D-принтер, который может быть использован для печати не просто проводников, а встраиваемой электроники вообще.

Медицина

Прогресс в области производства и электроники может казаться абстрактным: три последних поколения людей живет в эпоху технологических прорывов, ставших привычным фоном современной жизни.

Но 3D-печать способна удивить даже на фоне интернета и Аполлона-11 — скажем, в области медицины.

Для примера можно взять компанию Wake Forest, разработавшую комплексную программу по печати клеток, костей и даже органов (ITOP).

Совет

ITOP использует родные человеческие клетки для создания на основе их генетического кода органов, которые могут быть хирургическим путем имплантированы в тело человека без риска отторжения. Они уже успели напечатать кости, мышцы и хрящи, используя ITOP, после чего успешно имплантировали их в крыс.

Да, пока это лабораторные испытания, но успешные: после нескольких месяцев наблюдения исследователи подтвердили, что имплантированные ткани разработали свою систему кровеносных сосудов и нервов.

Следующая стадия — переход к испытаниям на людях, где основатели проекта постараются повторить те же результаты.

В целом, тренд очевиден: наука стремится к заменяемости каждого органа, каждой части человеческого тела. А это сделает возможным лечение подавляющего числа хронических заболеваний или серьезных травм, где потребность в лечении или купировании заменится простой и доступной репликацией.

Революция в материалах

В MIT распечатали на 3D-принтере графеновый лист толщиной в одну молекулу. Это был экспериментальный опыт в рамках создания нового композита с запредельными на данный момент характеристиками: легче воздуха, но в десять раз прочнее стали.

Другая передовая технология — использование в 3D-печати так называемой «керамической пены», характеристики которой (плотность, эластичность, вес) можно менять.

Проще говоря, из одного и того же сырья можно напечатать и надувную фигуру, колышущуюся на ветру, и гранитный монумент весом в 4 тонны.

Это работа не только над формой, но и над материалом распечатываемых объектов: микроструктурный контроль (с помощью обработки пены) и архитектурный (через моделирование и печать). Теоретическая стадия пройдена, впереди еще несколько лет практических испытаний и усовершенствований.

Еще один революционный прорыв сделан в области лазерного спекания металлов. Новый метод, при котором металлический порошок смешивается в 3D-принтере с полимером на порядок повышает прочность итоговых металлических деталей.

Моделирование

Значительную часть потенциала 3D-печати обеспечивает программная составляющая. Использование софта, вроде AutoCAD, позволяет не только самому строить сложнейшие модели, но и автоматизировать процесс, оставив расчеты и прототипирование на машинный разум.

Даже средний компьютер моделирует объекты, которые по массе, прочности, эргономичности превышают устаревшие, разработанные живыми инженерами, конструкции на 50-70%. И даже не столько за счет новых материалов, но в силу большей производственной гибкости по сравнению с литьем, обработкой или штампованием.

Конструкции, которые могут быть напечатаны, заменяют сложные составные структуры и улучшают их в разы.

Обратите внимание

На сегодняшний день программная составляющая развивается даже быстрее, чем технологическая. На рынке появляется новый софт, отвечающий за 3D-сканирование, создание моделей в объемном варианте, прототипирование с «нуля» или оптимизацию готовых образцов.

Один из приоритетов для разработчиков нового ПО – максимальная юзабильность, ориентация не только на специалистов, но и на обычных пользователей.

В объемной печати важно, чтобы качественное ПО было не только для 3D-принтеров, но и для программ-редакторов, обеспечивая свободу дизайна и массовой кастомизации.

Проблемы

Конечно, при всей перспективности 3D-технологий в этой сфере есть ряд серьезных проблем. С экономической точки зрения главный ограничивающий фактор — стоимость расходных материалов для 3D-печати.

Свойства существующих полимеров еще крайне вариативны и пока не отвечают требованиям промышленности, в то время как металлические решения хотя и преодолели технологический порог нужной прочности, по-прежнему ограничены и слишком дороги для повсеместного использования.

Сейчас в мире производится всего 40 000 тонн порошковой стали в год, хотя ежегодно и происходит удвоение ее объемов.

Еще один фактор — распространенность самих 3D-принтеров. Вопреки популярной шутке сложные и продвинутые модели пока не могут печатать себя сами. К тому же они сами должны стать быстрее и больше.

Третья важная проблема — дефицит хорошо подготовленных дизайнеров, отсутствие опыта, знаний и понимания специфических отраслевых потребностей. Производители и пользователи только нащупывают эффективные каналы связи.

К счастью, в последнее время значительно выросло число образовательных программ в этой области.

Наконец, отсутствие массового потребительского рынка. Бизнесу, работающему в сфере 3D-печати, предстоит замещать целые сегменты экономики. А рынок и потребитель пока не готовы перейти в новую формацию, где любой необходимый бытовой предмет можно будет просто заказать через сеть и забрать из маленькой студии на первом этаже его дома.

Прогнозы

  1. 3D-печать в течение ближайших пяти лет войдет в массовый сегмент. Студии печати появятся везде, где есть хотя бы тысяча потенциальных покупателей.
  2. Себестоимость расходных материалов будет неуклонно снижаться как в области полимеров, так и металлических деталей.
  3. 3D-печать очень скоро заменит малосерийное производство чего угодно, при этом произойдет заметное снижение цен из-за сокращения издержек на капитальные инвестиции, затрат на логистику, складские мощности и т.д.
  4. Возникнет объемный рынок 3D-моделирования. Появятся студии, рассчитывающие форму деталей и математические формулы их физических характеристик. Значительная часть чертежей будет находиться в открытом бесплатном доступе, индивидуальные заказы будут платными, но разумными и посильными для самого широкого спектра клиентов.
  5. 3D-печать создаст новый рынок медицинских услуг, где все более частой рекомендацией будет не лечение или купирование симптомов, а замена пораженных органов на новые, выращенные из собственных клеток пациента.
  6. Строительная отрасль переживет значительные метаморфозы, связанные с массовым, индивидуальным, недорогим строительством. Вероятнее всего, будущие проекты будут реализовываться в концепции «новой урбанистики».
  7. Россия войдет на этот рынок без какого-либо заметного отставания от мира, более того, займет прочную нишу в области 3D-моделирования и разработки ПО для печати.

Источник: https://kontur.ru/articles/4708

Siemens инвестирует в 3d печать металлом

В то время, когда некоторые компании практически с самого своего начала существования используют технологию 3d печати, другие, стоящие во главе экономической пирамиды, пытаются разработать различные стратегии, чтобы получить свою долю в этой промышленности. Такие монстры, как Autodesk, HP и GE стараются полностью покорить индустрию, в то время как Ford, Wal-Mart и, с настоящего времени, Siemens ищут свои подходы.

Совсем недавно представители Siemens объявили, что начинают инвестировать в развитие проекта, который будет создавать и развивать технологии для 3d печати по металлу. Первый проект, над которым начнется работа – газовая турбина.

Компания Material Solutions (MS), в которую Siemens начали вкладывать свои деньги, является разработчиком высокопрочных материалов и технологий, применяемых в лазерной 3d печати.

Важно

При помощи EOS-машин лазерного спекания фирма оказывает услуги по печати из жаростойких металлов, включая титан, кобальт, нержавеющую сталь и многие другие. Основная сфера деятельности MS – аэрокосмическая и энергетическая отрасли.

За все время своего существования производитель сумел привлечь к себе внимание со стороны таких известных компаний как Rolls-Royce, Sumitomo Precision Products и других. Именно это достижение просто вынудило Siemens начать срочно действовать.

“Я очень рад, что Siemens предложили нам свою помощь. Я также считаю, что эти инвестиции помогут проверить Material Solutions в более крупных сегментах рынка.

Во время работы мы используем собственную технологию, которая помогает добиться действительно высоких результатов, а применение добавочного слоя позволяет в несколько раз укрепить конечное изделие.

Благодаря использованию лазерных 3d принтеров, время, которое затрачивается на производство, значительно сократилось, что в свою очередь привело к снижению вторичных затрат”, — говорит генеральный директор MS, Карл Бранчер (Carl Brancher).

“В настоящее время Siemens в сотрудничестве с Material Solutions позволят произвести прорыв в производстве газовых турбин для наземной и авиационной техники. Мы рады, что можем быть полезными друг для друга, а в сочетании с многолетним опытом Siemens – успех гарантирован”, — рассказывает промышленный директор Siemens, Андреас Фишер-Людвиг (Andreas Fischer-Ludwig).

Сумма, которую Siemens инвестировали в Material Solutions в настоящий момент остается под завесой тайны, но насколько будут оправданы вложения, может показать только время, хотя предварительные подсчеты говорят о действительно хороших показателях в будущем.

Читайте также:  На платной трассе м-11 и бесплатной м-10 открыли новые участки

Источник: https://3d-daily.ru/technology/siemens-invest-in-3dprinting.html

Как Fortus 250mc сокращает сроки и стоимость в автомобильном производстве

«Принтер Fortus 250mc – это прекрасная альтернатива традиционным способам производства опытных экземпляров и различных инструментов»

Гюнтер Шмит, инженер BMW

Задача: создать удобные и простые в производстве инструменты для работы на конвейере

Трехмерная печать занимает важное место в разработке дизайн-прототипов различных элементов для новых моделей BMW на заводе в Регенсбурге, Германия.

Однако в автоконцерне не только создают прототипы, но и печатают готовую продукцию на 3D-принтере.

Например, департамент технического оснащения иcпользуют принтер Fortus 250mc для создания различных ручных инструментов для сборки и тестирования автомобилей.

— Мы поняли, что 3D-печать может быть эффективной альтернативой традиционным методам металлорежущего производства, — говорит инженер BMW Гюнтер Шмит. — Нам не приходится больше сверлить, вытачивать, фрезеровать и обрабатывать новые детали. Мы просто можем их напечатать.

Специалисты BMW поняли, что трехмерная печать — это идеальное решение для производства ручных инструментов, используемых на конвейере. Отсутствие функциональных ограничений, низкая стоимость, скорость производства позволяют быстро и дешево внедрять новые технологии и производственные подходы.

Решение: печать инструментов и их частей на 3D-принтере Fortus 250mc

Инструменты, произведенные на 3D-принтере Fortus 250mc, повышают производительность, комфорт и удобство работы на конвейере BMW. Абсолютная свобода в проектировании позволяет разработчикам этих инструментов создавать конфигурации, которые мало весят, имеют прекрасный баланс и управляемость.

— Инструменты, которые мы придумываем, часто не могут быть произведены путем формовки или выточены на станке. Принтер Fortus 250mc позволяет нам печатать их без проблем. Он создает модели, которые выгодно отличаются от металлических.

Например, в одном из устройств мы заменили цельную внутреннюю конструкцию на ребра жесткости.

Это позволило сделать инструмент на 1,3 кг легче! Это может выглядеть не так впечатляюще, но когда работник конвейера использует его за смену сотни раз, он сразу чувствует разницу и работает быстрее.

Еще одно преимущество печати на 3D-принтере нужных инструментов — возможность создавать сложные формы. Fortus 250mc способен воспроизводить какие угодно углы и изгибы, делая инструменты максимально удобными и функциональными.

— Технология FDM прекрасно подходит для создания сложных составных изделий, которые просто невозможно или очень дорого сделать при помощи традиционных средств металлообработки, — рассказывают инженеры BMW.

— Прекрасным примером наших слов служит прибор для проверки креплений бампера. Он представляет собой изогнутую трубку, которая огибает препятствия и фиксирует магниты именно там, где нужно.

Создать такую конструкцию без трехмерной печати можно, но это очень долго и дорого.

В BMW разработали простую схему, позволяющую определить необходимость использования 3D-принтера в том или ином случае.

Совет

Критериями является выдерживаемая температура, химическое воздействие, точность изготовления и нагрузки на изделие. Используемы в принтере Fortus 250mc пластик ABSplus в большинстве случаев подходит под эти критерии.

По мнению специалистов BMW он близок по свойствам к использованному ими ранее полиамиду (PA6).

— Сегодня мы уже не можем представить наше производство без возможности быстрого 3D-прототипирования, — признается Гюнтер Шмит. — Но, как вы видите, мы не ограничиваем возможности 3D-печати только дизайном. Все большее значение приобретает быстрое изготовление мелкосерийных инструментов и деталей.

Источник: http://3d.globatek.ru/3d-printers/case_studies/fortus_250mc_case/

Окупаемость инвестиций в технологии печати металлами на 3D-принтере

Благодаря развитию технологий меняются бизнес-процессы работы организаций, открываются новые ниши инвестирования. Одна из новых ниш, которая все больше появляется в экономике России – это аддитивные технологии (3D-принтеры по печати металлом). Основные потребители данной технологии все больше осуществляют внедрение в новые разработки.

Сферы применения 3D-принтеров, печатающих металлами

Для примера, некоторые направления применения напечатанных с помощью 3D-принтераметаллический изделий в продукции заказчиков:

  • Лопатки двигателей из жаропрочных сплавов, сложные сопла (ОДК);
  • Облегченные кронштейны, целиковые топливные форсунки с повышенным КПД (ОАК);
  • Камеры сгорания с повышенной перфорацией, облегченные спутники (Роскосмос);
  • Индивидуальные имплантаты (Медучреждения);
  •  Единые рабочие колеса, паровые элементы парогенераторов (Росатом);
  • Дисковые колеса, тормозные барабаны (АвтоВАЗ, КАМАЗ, ГАЗ);
  • Сложные импеллеры с повышенном КПД (Роснефть, Сибур, Газпром);
  • Титановые насосы для перекачки агрессивных сред (Химические заводы);
  • Теплообменное оборудование со сложными каналами (Росатом, ОДК, ОАК).

Основные проблемы в обширном внедрении печати изделий заключаются в дорогом зарубежном оборудовании (в 2-3 раза дороже российского 3D-принтера по металлу), которое стоит почти на всех крупных предприятиях России, а также сложности внедрения новой технологии в продукцию, которая является военной, в основной своей массе.

Возможность инвестирования заключается в оказание услуг по 3D-печати для предприятий, например, в строительстве зданий с помощью 3D-принтеров.

Окупаемость технологии 3D-печати металлом

Стоимость печати 1 см³ детали из нержавеющего сплава сегодня на рынке стоит от 500 вплоть до 1500 рублей (печать титановыми сплавами от 1500 рублей), а себестоимость печати составляет 100 – 150 рублей (при печати на российском 3D-принтере) и 300-400 рублей (при печати на зарубежном 3D-принтере).

Данное различие заключается в стоимости оборудования, так, например 3D-принтер российского производства 250M (например, компании addsol.ru) стоит 29,76 млн. руб., а такой же принтер зарубежного производства Европы, США стоит от 65 млн. руб., в зависимости от возможностей по печати различными сплавами (титановые, алюминиевые, жаропрочные и т.п.

) и опциями дополнительно устанавливаемое в данное оборудование.

Также покупка зарубежного 3D-принтера усложняется в использовании определенных порошков, которые вносят дополнительную наценку в печать, и последующего сервисного обслуживания, которое может стоить миллионы, по причине которых большинство 3D-принтеров в российских ВУЗах не работает, так как получив гранты и закупив оборудование, не могут его обслуживать, так как при поломке, финансировать на несколько миллионов рублей обслуживание оборудования они не могут.

Сейчас открывается большие перспективы по инвестированию в данный рынок и получению повышенной прибыли по оказанию услуг 3D-печати, относительно других участников рынка.

Так как цены на 3D-печать устоялись, по причине повсеместного распространения зарубежных 3D-принтеров, то данное преимущество (за счет покупки и печати на российских 3D-принтерах) в себестоимости печати, продлится в течении 5-10 лет.

Для информации, по некоторым подсчетам в России около 150 3D-принтеров по печати металлом зарубежного производства.

Срок окупаемости 3D-принтера будет зависеть от цены, по которой планируется печатать, и объема заказов.

Обратите внимание

Приняв загрузку 3D-принтера в 50% при постоянной печати на нержавеющих сплавах, можно окупить вложения можно за 3,5 года.

А если увеличить объем печати и печатать другими, более дорогими сплавами, то окупить данные вложения возможно за 1,5 года, все зависит от инвестора и партнера, которого он выберет в качестве производителя 3D-принтера.

Источник: https://promdevelop.ru/okupaemost-investitsij-v-tehnologii-pechati-metallami-na-3d-printere-sfery-primeneniya/

3D печать будущего

Свыше 30% глобальных брендов успешно используют аддитивные технологии в промышленных и маркетинговых процессах.

Сотни университетов включили объемное сканирование и трехмерную печать в учебную программу для подготовки будущих специалистов.

Массовое внедрение десктопных и промышленных 3D принтеров изменило представление людей о том, как делаются вещи. На смену архаичному ручному труду пришла автоматизация и трехмерное моделирование.

В 2017 году 3D печать аккумулировала около 6 млрд. долларов. К 2020 году по самым пессимистичным прогнозам рынок вырастит до $11 миллиардов.

Через сорок лет 50% производимых мировой индустрией благ будет напечатано, считают аналитики ING. Другими словами, грядет тотальный передел сфер влияния среди производителей.

Мировая экономика рухнет на четверть, если не успеет должным образом подготовиться к революции в сфере промышленности, здравоохранения и образования.

Взаимосвязь между 3D печатью и экономикой

3D-печатное оборудование дает предприятию гибкость, независимость и точность, которые недоступны в обычных условиях.

Предприятия активно торгуют друг с другом, стимулируя трансграничный товарооборот. Далеко не все компании сумели наладить замкнутый цикл производства, поэтому импортируют комплектующие. Аддитивные технологии решают эту проблему – все детали можно напечатать на месте, ведь достаточно обладать 3D моделями либо прибегнуть к реверс-инжинирингу, воспользовавшись 3D сканером.

Главное преимущество объемной печати – возможность подстроить технологию под конкретные нужды.

Важно

Уже сегодня существуют принтеры для работы с бетоном, шпаклевкой, металлом, полимерами, пластмассами, биотканью, керамикой, пищевыми составами, тканью.

Авиация, кораблестроение, медицина, строительство неразрывно связаны с трехмерной печатью. Отличается материал, конструкция аппарата, но принцип работы остается прежним – послойное наращивание массы с высокой степенью усадки.

Этапы революции трехмерной печати

Впервые о 3D печати заговорили в 1980-х, однако массовому потребителю она стала доступной лишь в ХХI веке. Давайте попробуем предугадать, как будет развиваться индустрия в ближайшие десятилетия.

Внедрение в промышленность как метод прототипирования

Обратная разработка, объемное сканирование, моделирование трехмерных моделей, печать опытных образцов – то, для чего сейчас широко используется аддитивное оборудование. С его помощью делают оснастку, вспомогательные конструкции, экспериментальные изделия, мебель. Без него не обходятся в автомобильной, авиационной и кораблестроительной индустрии. Широко используют в медицине.

Сокращение складских запасов

Предприятия, освоившие объемную печать, смогут избавиться от тотальной зависимости от подрядчиков и поставщиков комплектующих.

Для производства конечного продукта не понадобится помощь сторонних лиц, а количество заводов и фабрик резко сократится.

 Можно будет перенести производство ближе к центру сбыта продукции, быстрее удовлетворять потребительский спрос и гибко реагировать на запросы покупателей.

Сократится расход материалов. Напечатанные пластиковые и металлические детали по качеству сопоставимы либо превосходят литые, при этом их вес меньше, а отходы почти не образуются.

Результат – рациональное использование природных ресурсов, уменьшение нагрузки на окружающую среду, удешевление продукции. Например, Boeing и Airbus активно осваивают 3D печать металлом.

В частности, американской компании даже удалось снизить себестоимость пассажирских лайнеров на 2-3 миллиона, заменив несколько литых титановых деталей печатными.

Расширение спектра услуг

Забудьте о лекалах и формах для литья. Промышленный принтер позволит внести усовершенствования в продукт, быстро и качественно изготовив прототип для опробования нововведений.

Кастомизация продукта под запросы клиента – ключевой аргумент в пользу 3D печати. При этом не понадобится менять производственную линию или покупать новое оборудование.

Внести коррективы получится без увеличения затрат, вне зависимости от сложности поставленной задачи.

Вовлечение конечного потребителя в производственный процесс

Создание органов из ваших стволовых клеток, сканирование тела для шитья одежды, персонализация мебели, индивидуальный дизайн брекетов за несколько секунд – вот лишь толика возможностей, которые приоткрывает трехмерная печать.

Конечно, столь существенные изменения не пройдут незамеченными. Привычной работы лишатся строители, мастера облицовки, стеклодувы, кондитеры, специалисты литейной промышленности, портные. Это цена прогресса.

Источник: https://make-3d.ru/articles/3d-pechat-budushhego/

Ссылка на основную публикацию